Nghiên cứu thiết kế chế tạo lò nung gốm sứ tiết kiệm năng lượng sử dụng khí hoá lỏng dung tích 18m3

BCN TCT SSTTCN CTXNKSSTTCN BỘ CÔNG NGHIỆP TỔNG CÔNG TY SÀNH SỨ THUỶ TINH CÔNG NGHIỆP CONG TY XNK SANH SU THUY TINH VIET NAM 20-24 NGUYEN CONG TRU, Q1, TP HO CH MINH BAO CAO TONG KET KHOA Hoc VA CONG NGHE ĐỀ TÀI ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO LÒ NUNG GỐM SỨ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG KHÍ HỐ LỎNG DUNG TÍCH 18 M° KS TRAN LE DUNG TT.P Hỗ Chí Minh, tháng 10/2001 BỘ CƠNG NGHIỆP TỔNG CƠNG TY SÀNH SỨ THUỶ TINH CÔNG NGHIỆP CÔNG TY XNK SÀNH SỨ THUỶ TINH VIỆT NAM 20-24 NGUYÊN CÔNG TRÚ, Q1, TP HỒ CHÍ MINH BAO CAO TONG KET KHOA Hoc VA CONG NGHE ĐỀ TÀI ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO LÒ NUNG GỐM SỨ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG KHÍ HỐ LỎNG DUNG TÍCH 18 M° KS TRẤN LÊ DŨNG Bản thảo viết xong 09/2001 Tài liệu chuẩn bị sở kết thực Đẻ tài khoa học công nghệ độc lập cáp Nhà nước : “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo ò nung gốm sứ tiết kiệm lượng, sử dụng khí hố lỗng dung tích 18 mẺ” MỤC LỤC Trang Chương I : Tổng quan 1- Tình hình sản xuất sử dụng lị nung ngành sẵn xuất gốm sứ Việt Nam TT- Tình hình nghiên cứu chế tạo lị nung gốm sứ ngồi nước 1- Tình hình nghiên cứu ngồi nước 2- Tình hình nghiên cứu nước TH- Tính cấp thiết, vấn để đặt mục tiêu để tài TV- Phương pháp nghiên cứu Chương IT : Nghiên cứu thiết kế chế rao lò 1- Nghiên cứu xác định giải pháp kết cấu lò 1- Nguyên tắc hoạt động — Kiểu dáng lò 2- Béc đốt chiều chuyển động khí cháy 3- Vật liệu để chế tạo lị 4- Kết cấu học lị 5- Mơi trường khí lị TL Nghiên cứu tính tốn rhiết kế lị nung 18 m? 1- Nghiên cứu xác định kích thước lị 2- Tính tốn lượng béc đốt lị 3- Xác định kích thước kênh dẫn xe goòng 4- Xác định tiết điện ống khói 5- Xác định chiều cao ống khối TI- Thuyết minh vẽ thiết kế chế rạo lò 1- Tính tốn khung ghế lị 2- Tính tốn xe gng 3- Tính tốn panel rường lị 4- Tính tốn khung cửa lị 1V- Xác định q trình chế tạo lị A- Phần khí 1- Chế tạo khung Panel lò 2- Chế tạo khung ghế lò 3- Chế tạo xe godng 4- Chế tạo xe chuyển tiếp 5- Chế tạo ống khói 6- Chế tạo ống dẫn gas 8Ð1234- Chế tạo béc lửa Chế tạo khung cửa lò Phân làm Dụng cụ Cân chỉnh đường ray, ghế, xe gng, xe chuyển tiếp Cơng việc xây gạch Xây ống khối 5- Khoan lỗ béc lửa 6- Lắp Panel lò - Lắp Panel cửa lò hệ thống khung cửa 8- Gần hệ thống ống dẫn gas 9- Ráp béc lửa 10- Gần ông quan sát 11- Lắp hệ thống can đo nhiệt độ đông hồ điện 12- Xếp kê kênh dẫn TV- Kết luận chương II Chương TIT : nghiên cứu trình vận hành lị 1- Các cơng tác chuẩn bị 1- Chuẩn bị hệ thống cung cấp gas 2- Chuẩn bị nhiên liệu đốt 3- Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ kiểm soát gas nhiệt độ 4- Chuẩn bị sản phẩm nung 1L Đốt thử hiệu chỉnh lò 1- Mẻ đốt thứ 2- Mẻ đốt thứ 3- Mẻ đốt thứ TI- Quy trình vận hành lị 18 m? 1- Chuẩn bị trước đốt 2- Giai đoạn bat dau đốt 3- Giai đoạn sấy 4- Giai đoạn nâng nhiệt 5- Giai đoạn lưu nl 6- Giai đoạn tắt lò hạ nhiệt IV- Một số điểm khác cân lưu ý vận hành 'V- Kết luận chương TIL Chương IV : Đánh giá hiệu lò kết luận 1- Đánh giá hiệu sử dụng lị 18 m? TT- Kết luận TI- Kiến nghị MƠ ĐẦU Đặc điểm bật suốt thập kỷ cuối cla thé ky XX cla ngành công nghệ vật liệu Silicat Việt Nam rrong có ngành gốm sứ phát triển mạnh mẽ rheo chiêu hướng hội nhập Quốc tế đẫn tới thành công làm thay đổi hẳn diện mạo linh vực sản xuất xưa gắn liền với khái niệm thủ công, thô sơ, nặng nhọc Một minh hoạ sinh động thuyết phục đổi thay mang ý nghĩa cách mạng xuất lò aung gốm tiết kiệm nâng lượng sử dụng bóng gốm chịu lửa làm vật liệu xây lị khí hố lịng (LPG) làm nhiên liệu Lị nung gốm tiết kiệm lượng trở thành biểu trưng việc chuyển giao áp dụng công nghệ trung tâm sản xuất đồ gốm thủ công mỹ nghệ Việt Nam : Làng nghê Bát Tràng, đặc khu truyền thống Đồng Nai, Bình Dương Téng Cong ty Sánh sứ Thuỷ tinh Công nghiệp (Vinaceglass) tự hào có đóng góp mang tính định việc đem lò nung gốm thiết kiệm nãng lượng, thành tựu công nghệ tổ chức hợp tác khoa học kỹ thuật GTZ - CHLB Đức vào cho ngành Gốm sứ Việt Nam Thành công nh tiếp nhận chuyển giao công nghệ đánh giá cao định hướng chiến lược phát triển bên vững Việt Nam Đó thành cơng định hướng quốc gia chương trình tiết kiệm nãng lượng Đó thành cơng định hướng quốc gia chương trình chống nhiễm, bảo vệ tài ngun, bảo vệ mơi trường Đó thành cơng định hướng quốc gia Cơng nghiệp hố, đại hoá làm thay đổi chất ngành sản xuất thủ công, lạc hậu Được cổ vũ thành công việc chuyển giao công nghệ chế tạo lị nung gốm tiết kiệm nãng lượng dung tích m? Vinaceglass da dang ký đề tài nghiên cứu khoa học độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu thiết kế chế tạo lò nung sốm sứ tiết kiệm nãng lượng sử dụng khí hố lỏng dung tích 18 m’, Ý nghĩa chiến lược để tài nghiên cứu khoa học chỗ Vinaceglass râm phát huy sức mạnh nội lực đội ngũ cán kỹ thuật, phat buy tri thức kinh nghiệm tích luỹ rừ q rrình tiếp nhận cơng nghệ GTZ, phát huy lợi sản xuất kinh doanh Công ry thành viên nhằm tập trung giải tốn mang nội dung khoa học cơng nghệ : mở rộng quy mô thiết bị công nghệ để tiến tới làm chủ hồn tồn cơng nghệ thiết kế chế Tạo lị nung gốm tiết kiệm nãng lượng dung tích lớn hơn, hiệu lớn hơn, trang bị đại để đáp ứng nhu cầu ngày tñng lò nung tiết kiệm nãng lượng Nhận thức ý nghĩa thực tiễn giá trị khoa học để tài 'Vinaceglass đầu tư mức cao cho việc hoàn thành để tài đăng ký Báo cáo tổng kết trình bày kết đạt khuôn khổ thực nội dung đặt Trong trình phấn đấu thực đề tài Vinaceglass nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp quý tất nhiều rổ chức cá nhân cấp quản lý chuyên môn Vinaceglass xin trân trọng cảm ơn : Bộ Khoa học Công nghệ Môi trường, Bộ Công nghiệp, Tổ chức hợp rác khoa học kỹ thuật GTZ CHLB Đức, nhà Khoa học, Doanh nghiệp Đã đạo rham gia thực để tài Vinaceglass xin bày rò lòng biết ơn chân thành trước ý kiến dẫn, đánh giá mật khiếm khuyết việc thực đẻ tài va xin tiếp tục hồn thiện rrong q trình xây dựng phát triển tiềm lực, nghiên cứu khoa học doanh nghiệp Nhà nước thuộc chuyên ngành công nghiệp vật liệu Silicar CH GI TONG QUAN XUAT GOM SU VIRT NAM; Ngành sản xuất gốm sứ Việt Nam chủ yếu tập rrung vào sản xuất sản phẩm : Các loại gạch ốp lát, sứ vệ sinh, sứ dân dụng cao cấp, sứ cách điện gốm sứ Mỹ nghệ Tình hình sản xuất, cơng nghệ rhiết bị sản xuất có lị nung mối đối tượng sản phẩm có đặc điểm bước phát triển khác 1- Đối với ngành sản xuất gạch ốp lát (bao gồm loại gạch ốp tường, lát nên, gạch trang trí giả granir) : Đây sản phẩm dùng cho ngành xây dựng nên nhụ cầu thị trường lớn Trong nãm qua, ngành sản xuất gạch ốp lát phát triển vượt bậc với tốc độ nhanh rrong ngành sản xuất gốm sứở Vier Nam Tính đến cuối nãm 2000, nước có 30 nhà máy sản xuất gạch ốp lát với rổng công suất thiết kế 70 triệu mổ, sản xuất 50 triệu mỶ (tãng gấp 250 lần so với nam 1992 1,5 lần so với năm 1999) Hiện có thêm số dự án triển khai dự kiến nâng tổng công suất thiết kế lên 100 triệu mỶ vào nam 2002 Công nghệ dây chuyển thiết bị nhà máy sản xuất gạch ốp lát nước thuộc loại đại tiên tiến giới hoàn toàn nhập chủ yếu từ nước công nghệip phát triển Đức, Iralia, Tây Ban Nha lồ nung sử dụng sản xuất gạch ốp lát thuộc loại lò nen chuyển tải sản phẩm nung hệ thống lan Ld vận hành hồn tồn tự động, đốt gas hố lỏng chủ yếu, thời gian nung tính từ lúc sản phẩm vào đến lò nhanh khoảng 45 — 50 phút nhiệt độ vùng cao 1160 — 1180 °C, cơng suất nung lị thiết kế theo yêu cầu thấp phải triệu m? gạch/năm 2- Đối với ngành sản xuất sứ vệ sinh (bao gồm loại chậu rửa, bàn cầu, bồn tắm) : sau ngành sản xuất gạch ốp lát, ngành sản xuất sứ vệ sinh nam qua cing phát rriển mạnh mẽ đủ để đáp ứng nhu cầu xây dựng nước Tính đến năm 2000, nước có nhà máy sản xuất sứ vệ sinh với tổng công suất thiết kế 2,2 triệu sản phẩm/năm (fãng gấp 50 lần so với năm 1992) Đến năm 2002, đầu tư thêm nhà máy mới, nâng tổng công suất lên 3,15 triệu sản phim/oam Thiết bị lồ nung sử dụng nhà máy sản xuất sứ vệ sinh thuộc loại tiên tiến hoàn roàn chủ yếu nhập rừ nước công nghiệp phát triển Anh, Pháp, Iralia Đây loại lò ruy nên chuyển tải sản phẩm nung hệ thống xe gng Lị vận hành tự động hồn tồn, đốt bảng gas hoá lỏng, thời gian nung sản phẩm từ 15-16 nhiệt độ vùng cao 1.220 °C — 1.230 °C Công suất nung lồ tuỳ thuộc vào yêu cầu, thông thường khoảng 300.000 — 400.000 sản phẩm/nãm 3- Đối với ngành sản xuất sứ dân dụng cao cấp (bao gồm loại ấm, chến, bát, rô, đĩa sử dụng rrong ãn uống sinh hoạt) : Các sản phẩm sứ dân dụng cao cấp nước sản xuất chủ yếu từ sở : Cơng ty Sứ Hai Dương (phía Bác) Cơng ty Gốm sứ Minh Long I (phía Nam) Ngồi ra, có số sở sản xuất Bát Tràng, Quảng Ninh (phía Bắc) Đồng Nai, Bình Dương (phía Nam), sản xuất đồ sứ dân dụng, quy mô sản xuất chất lượng rhấp so với sở Tổng công suất sở khoảng 3.500 sản phẩm, tương đương với khoảng 20 triệu sản phẩm loại/nãm Cuối năm 2001, Công ty Sứ Hải Dương đưa thêm lồ nen (chế rạo theo công nghệ CHLB Đức) vào hoạt động, rổng cơng suất sản xuất sứ dân dụng nước nâng lên 5.700 Tấn, tương đương với 30 triệu sản phẩm/nãm Lò nung sử dụng nhà máy sản xuất sứ đân dụng chủ yếu phải mua hoàn toàn phần nước công nghiệp phát triển Đức, Iralia, Nhật Đây loại lò nen chuyển tải sản phẩm nung hệ thống xe goòng Lò vận hành hồn tồn rự động, đốt gas hố lỏng, thời gian nung kéo dài khoảng 26-30 với nhiệt độ nung vùng cao khoảng 1.320 — 1.360 °C Cơng suất nung cửa lị theo u cầu thường thiết kế khoảng 1.000 — 2.000 tấn, rương đương với triệu — 10 triệu sản phẩm/nãm 4- Đối với ngành sản xuất sứ cách điện (bao gồm loại sứ đỡ đường dây, sứ biến thế, sản phẩm dùng rrong lưới điện sinh hoạt cho điện chủ yếu từ — 35 KV): Hiện may, nước có sở sản xuất loại sứ cách điện Công ty Sứ Hồng Liên Sơn, Cơng ty Sứ Hải Dương (phía Bắc) Công ty Sứ cách điện Minh Long II (phía Nam) với rổng cơng suất khoảng 4.500 rấn sản phẩm/nãm, tương ứng với khoảng triệu sản phẩm loại/nãm Loại lò nung sử dụng nhà máy chủ yếu loại lò thoi nhập Đài Loan, Đức, tự chế tạo nước với dung tích khoảng từ 10-40 mề, đốt gas hoá lỏng gas tự nhiên nhiệt độ nung lúc cao khoảng 1.300 — 1.350 °C Hiện nay, Cơng ty Sứ Hồng Liên Sơn đứng đầu nước lực sản xuất sứ cách điện với công suất khoảng 2.500 sản phẩm/nãm, vừa đầu tư thêm lị dung tích khoảng 40 mỶ CHLB Đức với giá gần l triệu Đô la Mỹ Đây loại lò thoi, nung gián đoạn vận hành hoàn roàn tự đọng 5- Đối với ngành sản xuất gốm sứ mỹ nghệ : khác với ngành sản xuất gốm sứ kể trên, ngành sản xuất gốm sứ mỹ nghệ có từ lâu đời sở sản xuất gốm sứ mỹ nghệ chủ yếu tập trung làng nghề địa phương có nghề sản xuất gốm sứ truyền thống khấp nước Ở khu vực miền Bắc nay, sở sản xuất gốm sứ mỹ nghệ tập trung chủ yếu vùng Quảng Ninh, Thái Bình, làng Cậy (Hải Hưng) làng Bát Tràng (Hà Nội) Do lợi sẵn có nguồn nguyên vật liệu phong phú nên sản phẩm gốm sứ phía Bắc sản xuất dạng cao cấp đồ bán sứ sứ với nhiệt độ nung khoảng từ 1.250°C — 1.320°C Sản phẩm gốm sứ mỹ nghệ phía Bắc đa dạng loại đồ dân dụng ấm, chén, ly, bát, đĩa , loại bình hoa, chậu hoa, lư hương, đồ lưu niệm, sản phẩm rrang Trí, tượng, thú Các sản phẩm phân bán nước, lại chủ yếu xuất sang nước Pháp, Hà Lan, Úc, Nhật, Đài Loan, Hàn Quốc Nhưng đo công nghệ thiết bị sản xuất đặc biệt vấn để lò nung sở sản xuất gốm sứ mỹ nghệ phía Bắc cịn thủ cơng lạc hậu, nên nâng lực sản xuất thấp, chất lượng sản phẩm chưa cao không ổn định làm giảm khả nãng cạnh tranh so với sản phẩm loại Trung Quốc số nước khu vực Chính vậy, doanh số xuất doanh nghiệp sản xuất phía Bắc cịn thấp đạt khoảng 30 triệu Đô la/nãm tổng số 100 triệu Đơ la/năm cửa nước Trong đó, Bát Tràng khu vực sản xuất mạnh chiếm đến 90 thị phần xuất khu vực phía Bac Bát Tràng xã thuộc huyện Gia Lâm, Thành phố Hà Nội Hiện Bát Tràng có khoảng 1.600 hộ gia đình với tổng số dân khoảng 6.300 người có khoảng 1.000 hộ tham gia trực tiếp sản xuất gốm sứ Loại lò nung sử dụng phổ biến Bát Tràng lò hộp hay gọi lò đứng Loại lò bất đầu sử dụng từ nãm 1964, trước đốt củi chuyển sang đốt than Kích rhước loại lò phổ biến : Chiêu cao 1,5m, chiêu sâu 1,3m chiều cao 5-6 m Tính đến nay, Bát Tràng vấn cịn khoảng gần LO00 hàng ngày có khoảng 100 trạng thái hoạt động Thời gian đốt mẻ lò tính từ lúc xếp đến dỡ sản phẩm phải kéo dài 4-5 ngày Điều đặc biệt đáng nói đến lượng chất thải rấn khí thải đốt than lò nộp lớn gây ảnh hưởng lâu dài đến sức khoẻ người mơi trường xung quanh Hơn nữa, với kích thước kể trên, dung tích lị hộp khoảng 10-12m” Sau trừ phần dung tích dành cho phần bao nung, phân dung tích hữu ích chứa sản phẩm cần nung lại 5-6 m” (xếp khoảng 120 — 150 chậu cái) hiệu suất thu hồi sẵn phẩm sau nung đạt khoảng 60-70% Với hiệu nung thấp vậy, công suất nung lò hộp tương đương với lị đốt gas dung tích 3-3,5 m’, lại loại lò dùng gas tất nhiều điểm như: chất lượng độ ổn định sản phẩm thấp hơn, thời gian nung nhân công tốn đặc biệt gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Do nhìn nhận nhiều lợi sử dụng lò đốt gas, nên từ nâm 1997 có số sở sản xuất Bái Tràng đứng nhập Đài Loan loại lò nung gốm sứ đốt gas hố lỏng LPG, dung tích in”, xây bảng gạch chịu lửa Chất lượng sản phẩm nâng cao, giá nhập loại lò cao đặc biệt sử dụng loại gạch chịu lửa làm vật liệu bảo ôn nên tiêu hao nhiên liệu lớn ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm, việc sử dụng rộng rãi loại lò chưa phù hợp với khả nâng đầu tư sở sản xuất Phải đến tháng 9/1999, sau thành cơng tốt đẹp chương trình chuyển giao cơng nghệ chế tạo loại lị nung gốm sứ kiểu tổ chức hợp tác khoa học kỹ thuật GTZ ~ CHLB Đức chuyển giao cho phía Việt Nam, số lượng sử dụng lị nung đốt gas sở sản xuất phia Bắc tầng lên nhanh chóng Do sản xuất nước đặc biệt sử dụng loại vật liệu bơng gốm chịu nhiệt để làm thành lị, nên kiểu lò tiết kiệm nhiên liệu đốt khoảng 30% - 50%, thời gian đốt khoảng 2-3 giá đầu tư thấp nhiều so với loại lị xây gạch chịu lửa Tính đến tháng 6/2000, số lượng lò gas sử dụng sở sản xuất gốm sử mmỹ nghệ phía Bắc sau : + Quang Ninh : Có lị dung tích mẺ xây gạch chịu lửa + Ư Thái Bình : Cơng ty sứ Thái Bình có lị m” xây gạch chịu lửa mật tiếp xúc lửa lót bảng bơng gốm 5,5m” xây lấp gốm hồn tồn + Ư Bát Tràng : có khoảng gần 50 chiếc, chủ yếu làm gốm: